PLC技術(shù)在機(jī)電一體化設(shè)計中的運(yùn)用

徐錫偉 王世軍 劉璐

摘?要：隨著計算機(jī)、通訊、聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC（可編程序控制器）已經(jīng)深入到我國工業(yè)生產(chǎn)中的各個領(lǐng)域，并已經(jīng)的到了廣泛的應(yīng)用，尤其是機(jī)電一體化設(shè)計更大量的應(yīng)用了PLC技術(shù)?；谶@種情況，本文主要闡述了可編程序控制器的發(fā)展歷程，通過實例分析探討了PLC在機(jī)電一體化技術(shù)中的重要作用及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：可編程序控制器;發(fā)展歷程;重要作用

前言

隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械控制生產(chǎn)模式已經(jīng)不能滿足人們對生產(chǎn)生活的需求，因此現(xiàn)代工業(yè)已經(jīng)摒棄傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，取而代之的是集成化、規(guī)模化的生產(chǎn)為模式。可編程序控制器是指以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，并且這種新型控制模式已經(jīng)深入到了工業(yè)生產(chǎn)控制的各個模塊，可編程序控制器在機(jī)電一體化的設(shè)計中也越來越得到了廣泛的應(yīng)用，PLC的應(yīng)用也將是機(jī)電一體化設(shè)計發(fā)展的趨勢。

1.PLC的定義和發(fā)展歷程

PLC（可編程序控制器）是隨著工業(yè)發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生的一種以數(shù)字運(yùn)算操作為基礎(chǔ)的電子裝置，其工作原理是采用可以編制程序的存儲器來儲存在控制器內(nèi)部的各種運(yùn)算及指令，其中包括計算機(jī)技術(shù)中的順序運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算等。

并通過轉(zhuǎn)換器將人們輸入指令轉(zhuǎn)換成機(jī)器能夠識別機(jī)器語言，轉(zhuǎn)換完成后將指令輸出最終達(dá)到控制機(jī)械生產(chǎn)的目的[1]。

上個世紀(jì)六十年代可編程序控制器的雛形就已經(jīng)產(chǎn)生，進(jìn)入七十年代后PLC技術(shù)在國外已經(jīng)得到了發(fā)展，一些中小型的企業(yè)已經(jīng)開始應(yīng)用。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程加快的同時，發(fā)達(dá)國家更加注重了對可編程序控制器知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。對于我國PLC技術(shù)來說，沒有一個從研制開發(fā)到生產(chǎn)的過程，而是成套的設(shè)備引進(jìn)來使得可編程序控制器得到廣泛的應(yīng)用。

2.PLC技術(shù)在機(jī)電一體化設(shè)計中的運(yùn)用

PLC技術(shù)與其他的控制器相比，其操作更簡單、抗干擾性強(qiáng)、穩(wěn)定性和可靠性高?；谝陨系膬?yōu)點(diǎn)，使得其在化工、電子、交通、機(jī)械等工業(yè)控制領(lǐng)域的機(jī)電一體化設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。

2.1?PLC技術(shù)在機(jī)電一體化設(shè)計中對運(yùn)動控制的應(yīng)用

在機(jī)電一體化設(shè)計中，PLC主要是實現(xiàn)控制功能，在運(yùn)動控制方面，它可以有效的控制機(jī)械的直線運(yùn)動和曲線運(yùn)動甚至是圓周運(yùn)動。在不同的工業(yè)生產(chǎn)中，PLC技術(shù)可以體現(xiàn)其不同的應(yīng)用特點(diǎn)，在電氣生產(chǎn)中，PLC技術(shù)可以很大程度上提升機(jī)械生產(chǎn)的性能，并可將自動化水平大大的增加。在設(shè)計運(yùn)動控制的混凝土攪拌生產(chǎn)中，運(yùn)用了PLC技術(shù)可以在很大程度上保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，經(jīng)過實際研究分析，PLC技術(shù)可以有效的控制機(jī)械設(shè)備故障的發(fā)生率，為生產(chǎn)減少了能源的消耗，并提高了生產(chǎn)效率[2]。

2.2?PLC技術(shù)在機(jī)電一體化設(shè)計中對數(shù)據(jù)控制的應(yīng)用

在機(jī)械加工的生產(chǎn)過程中，PLC會與計算機(jī)數(shù)據(jù)控制器組成一個整體，在控制機(jī)械加工運(yùn)算方式的同時實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的控制，通過窗口軟件，技術(shù)人員可以自由的對設(shè)備間的數(shù)據(jù)進(jìn)行共享并控制，從已有的PLC技術(shù)發(fā)展趨勢來看，在今后的機(jī)電一體化系統(tǒng)中，基于PLC技術(shù)的控制將會占據(jù)主導(dǎo)地位。

2.3?PLC技術(shù)在機(jī)電一體化設(shè)計中對生產(chǎn)過程控制的應(yīng)用

對于PLC技術(shù)能否在機(jī)電一體化設(shè)計中勝任重要的工作，要看PLC技術(shù)能否很好的對工業(yè)生產(chǎn)中生產(chǎn)過程進(jìn)行很好的控制，在控制的過程中，技術(shù)人員可以根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)系數(shù)做為判定控制是否合格的重要標(biāo)準(zhǔn)，例如電壓、電流、溫度、壓力等相關(guān)數(shù)據(jù)的系數(shù)。經(jīng)過對相關(guān)數(shù)據(jù)系數(shù)的當(dāng)前值和歷史值的對比可以在第一時間得知機(jī)械生產(chǎn)過程中是否出現(xiàn)了故障及差錯，從而保證生產(chǎn)的效率和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在機(jī)械控制方面，PLC技術(shù)應(yīng)用最廣泛的控制方式就對生產(chǎn)過程控制[3]。

3.PLC技術(shù)在機(jī)電一體化設(shè)計中應(yīng)用實例

3.1?PLC技術(shù)在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC技術(shù)在各個領(lǐng)域的到了廣泛的應(yīng)用，例如供水控制系統(tǒng)。隨著城市居民對供水的大量需求，供水管網(wǎng)的流量必須要隨用水量的變化而隨機(jī)變化才能滿足人們不同時間段對水量需要，傳統(tǒng)的控制方式不能夠控制的相對準(zhǔn)確。因此水務(wù)企業(yè)在供水系統(tǒng)中應(yīng)用了PLC技術(shù)。PLC技術(shù)可以保證管網(wǎng)的壓力變化不會因為水量的變化而對供水系統(tǒng)產(chǎn)生影響。其工作原理為：當(dāng)供水設(shè)備啟動后其中一臺水泵在控制器的控制下設(shè)定一定的速率升速運(yùn)行，運(yùn)行一段時間后，管網(wǎng)壓力不斷升高以后，可以將當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在某一值，當(dāng)用水量增大時電機(jī)轉(zhuǎn)速可以隨著水量的增加提高到一個新值并穩(wěn)定。經(jīng)過控制器的一些列控制可以在一定程度上減少供水過程中的資源浪費(fèi)，還可以保證供水管道不會因為供水壓力的不規(guī)律而產(chǎn)生的損害。

3.2?PLC技術(shù)在閘門控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

我國大多數(shù)的水庫閘門控制仍然采用的是相對陳舊串阻啟動控制柜，由于近些年技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，串阻啟動控制柜已經(jīng)不能體現(xiàn)其控制優(yōu)勢，相反的在串阻啟動控制柜越來越展現(xiàn)了其接線工藝復(fù)雜、設(shè)備占地面積大的劣勢。相關(guān)技術(shù)人員對原有系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行認(rèn)真研究和現(xiàn)場實際考察，考察結(jié)果發(fā)現(xiàn)運(yùn)用PLC技術(shù)的?控制器不僅可以改善原有控制器的缺點(diǎn)，還能使閘門升降過程中的動作更加簡單，方便操作。其工作原理很簡單，只需保證抱閘與電機(jī)同步運(yùn)行

并同時監(jiān)測變頻器故障等信號，將內(nèi)部指令結(jié)合閘位傳感信號做成控制軟件即可。

4.結(jié)語

經(jīng)過本文以上的研究和論證分析，筆者可以得出以下結(jié)論，在機(jī)械控制領(lǐng)域PLC已經(jīng)展現(xiàn)了其優(yōu)勢，并為機(jī)電一體化設(shè)計做出了貢獻(xiàn)，但是在現(xiàn)實的成產(chǎn)生活中，為了能夠?qū)崿F(xiàn)可編程序控制器的強(qiáng)大功能，發(fā)揮真正的作用，還需要大家做進(jìn)一步的努力，首先應(yīng)該深入的了解控制器所控制的對象，其次應(yīng)該將PLC技術(shù)科學(xué)合理的應(yīng)用在機(jī)電一體化設(shè)計中。近年來我國機(jī)電一體化成為工業(yè)發(fā)展新亮點(diǎn)，隨著我國工業(yè)向智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的趨勢，PLC已經(jīng)展現(xiàn)了其強(qiáng)有力的優(yōu)勢和廣闊的發(fā)展空間，并且將會為我國的機(jī)電一體化進(jìn)程做出巨大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]武文佳，丁廣鑫，趙明艷，等.基于Solid?Works&LabVIEW的虛擬原型機(jī)電一體化設(shè)計技術(shù)研究[D].西安電子科技大學(xué)，2012.

[2]寧芊，陸萬鵬，程日濤，等.機(jī)電一體化產(chǎn)品虛擬樣機(jī)協(xié)同建模與仿真技術(shù)研究[D].四川大學(xué)，2011.

[3]霍志璞，李春郁，馮麗君，等.機(jī)電系統(tǒng)虛實一體化的創(chuàng)新設(shè)計自動化理論與技術(shù)研究[D].山東大學(xué)，2012.